DE3640964A1 - Process and apparatus for introducing air and/or oxygen into activation tanks in waste water purification and for aerating lakes, ponds and rivers - Google Patents

Process and apparatus for introducing air and/or oxygen into activation tanks in waste water purification and for aerating lakes, ponds and rivers

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Abstract

Process and apparatus for introducing air and/or oxygen into activation tanks, lakes, ponds or rivers and in waste water purification with the aid of gas-introduction devices, air and/or oxygen being introduced into the water and the resulting air/water mixture then being conducted through the conveyor screw of the gas-introduction device. It is possible to provide an air inlet on the suction side of a submersible pump so that the air/water mixture drawn in by suction is deflected by the pump and a directed water/air stream is delivered.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen von Luft und/oder Sauerstoff in Belebungsbecken bei der Abwasserreinigung und zur Belüftung von Seen, Teichen und Flüssen mit Hilfe von Begasungseinrichtungen.The present invention relates to a method and a Device for introducing air and / or oxygen into Aeration tanks for wastewater treatment and aeration of Lakes, ponds and rivers with the help of fumigation facilities.

Bei der Abwasserreinigung ist es bekannt, Sauerstoff bzw. Luft mit Begasungseinrichtungen in bestimmten Belebungsbecken in das Abwasser einzuführen. Die Begasungseinrichtungen sind dabei häufig Schlauchbelüfter, die aus durchbrochenen Rohren gebildet sind, welche mit einem Kunststoffschlauch überzogen sind, in welchem sogenannte Mikroschlitze für den Luftaustritt vorgesehen sind. Diese Schlauchbelüfter werden dabei auf dem Boden des Beckens ausgelegt oder aber an, über das Becken hinwegbewegten Brücken befestigt, so daß Luft in feinen Blasen bis in eine Tiefe von etwa 3 m in das Belebungsbecken eingebracht werden kann. Die entstehenden Blasen weisen dabei einen Durchmesser von ca. 3 mm auf und steigen langsam zur Wasseroberfläche und geben dabei teilweise den in der Luft enthaltenen Sauerstoff an das Wasser ab. Die Abgabemenge ist dabei abhängig von der Blasenoberfläche, von der Verweilzeit der Blasen im Wasser und vom Sättigungsgrad des Wassers.In wastewater treatment, it is known to be oxygen or air with fumigation facilities in certain aeration tanks in the Introduce wastewater. The fumigation facilities are there often hose aerators, which are formed from perforated pipes are, which are covered with a plastic tube, in which so-called micro-slots for the air outlet are provided. These hose aerators are on the Floor of the basin laid out or on, over the basin bridges moved away, leaving air in fine bubbles to a depth of about 3 m in the aeration tank can be introduced. The resulting bubbles show a diameter of approx. 3 mm and slowly increase Surface of the water and partially give it in the air contained oxygen to the water. The delivery quantity is depending on the bubble surface, on the residence time the bubbles in the water and the degree of saturation of the water.

Bei stark belasteten Abwasserreinigungsbecken kann der Luft- bzw. Sauerstoffbedarf erheblich anwachsen, so daß er mit herkömmlichen Schlauchbelüftern nur mit sehr hohem technischem Aufwand gedeckt werden kann.In heavily polluted wastewater treatment tanks, the air or oxygen demand grow significantly, so that it with conventional hose aerators only with very high technical Effort can be covered.

Andererseits ist es bekannt, Luft mit Pumpen in das Wasser einzubringen, welche nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe arbeiten, wobei der von der Pumpe abgegebene Wasserstrom durch eine Düse geführt wird und der daraus abgegebene Wasserstrahl durch einen Luftraum gelenkt wird, so daß Luft mitgerissen wird.On the other hand, it is known to pump air into the water bring in, which works on the principle of a water jet pump  work, whereby the water flow emitted by the pump through a nozzle is guided and the water jet emitted from it is directed through an air space so that air is entrained becomes.

Alle bekannten Verfahren mit Druckbelüftern, Oberflächen­ belüftern, Belüftungslanzen und Tauchbelüftern bringen bei verhältnismäßig hohem Anlagenaufwand nur wenig Sauerstoff pro eingesetzte kWh in das Wasser ein, und sind mehr oder weniger unwirtschaftlich.All known processes with pressure aerators, surfaces aerate, ventilation lances and submersible aerators teach relatively high plant expenditure only little oxygen per used kWh in the water, and are more or less uneconomical.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit welchen sich erheblich größere Sauerstoffmengen in das Waser einbringen lassen, wobei zugleich der dazu erforderliche Energieaufwand und der maschinelle Aufwand so gering wie möglich gehalten und die Umweltfreundlichkeit sowie die Handlichkeit des Gerätes verbessert werden.The object of the invention is a method and an apparatus to create with which significantly larger ones Allow oxygen to be introduced into the water, whereby at the same time the required energy and the machine effort kept as low as possible and the Environmental friendliness and the handiness of the device be improved.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß Luft bzw. Sauerstoff auf der Saugseite der Förderschnecke dem Wasser zugegeben und das Luft-Wassergemisch anschließend durch die Förderschnecke geführt wird. Zweckmäßigerweise ist auf der Saugseite der Pumpeinrichtung eine Kammer vorgesehen, in welcher ein Unterdruck erzeugt wird, so daß Luft und Wasser mit hoher Geschwindigkeit in die Kammer einströmen und dadurch zu einem feinen Nebel zerstäuben. Dies wird durch die rotierenden Teile unterstützt. Es entstehen dabei außerordentlich feine Luftblasen, deren Durchmesser bei ewa 0,3 mm liegt. Die Blasenoberfläche wird hierdurch insgesamt erheblich vergrößert, so daß der Gasaustausch an einer erheblich größeren Fläche stattfinden kann, was den Wirkungsgrad verbessert. Darüber hinaus steigen derartig kleine Blasen sehr viel langsamer auf, so daß ihre Verweilzeit im Wasser erheblich größer ist. Auch dies verbessert den Wirkungsgrad. This is achieved according to the invention in that air or Oxygen on the suction side of the screw conveyor the water added and the air-water mixture then through the Screw conveyor is guided. It is expedient on the A suction chamber is provided on the suction side of the pump device which creates a vacuum, so that air and water with flow into the chamber at high speed and thereby close atomize a fine mist. This is due to the rotating Parts supported. The result is extremely fine Air bubbles with a diameter of around 0.3 mm. The The bladder surface is thereby considerably enlarged overall, so that the gas exchange on a much larger area can take place, which improves efficiency. In addition, such small bubbles rise a lot slower on so that their residence time in the water is considerable is bigger. This also improves efficiency.  

Die Austauschfläche der feinen Wasserblasen ist um etwa das Zehnfache und die Verweilzeit der Blasen im Wasser um etwa das Dreifache größer. Die Sauerstoffausbeute beträgt dabei etwa 55- 70%. Demgegenüber wird bei herkömmlichen Einrichtungen eine Sauerstoffausbeute von nur 20% erreicht.The exchange surface of the fine water bubbles is about that Ten times and the residence time of the bubbles in the water by about that Three times bigger. The oxygen yield is about 55- 70%. In contrast, a conventional device Oxygen yield of only 20% reached.

Die Begasungseinrichtung ist vorzugsweise am unteren Ende des Luftzuführungsrohres angeordnet, welches zugleich als Halterung dient.The gassing device is preferably at the lower end of the Air supply pipe arranged, which also serves as a bracket serves.

Vorzugsweise ist auf der Ansaugseite der Begasungseinrichtung ein Lufteinlaß vorgesehen, welcher durch das Luftzuführungsrohr mit dem Luftraum über der Wasseroberfläche in Verbindung steht.The fumigation device is preferably on the suction side an air inlet provided through the air supply pipe communicates with the airspace above the water surface.

Der Lufteinlaß stellt dabei eine Mischkammer dar, in welcher das Luft-Wassergemisch erzeugt wird. Zweckmäßigerweise sind dazu in der Wandung der Kammer radial ausgerichtete Eintrittsöffnungen für Luft bzw. Wasser vorgesehen. Die Querschnitte der Eintrittsöffnungen lassen sich durch eine ringförmige Lochblende verstellen, so daß der Unterdruck in der Kammer und damit die Geschwindigkeit des einströmenden Wassers bzw. der Luft den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden kann.The air inlet represents a mixing chamber in which the air-water mixture is generated. Are expedient for this purpose radially aligned in the wall of the chamber Inlet openings for air or water are provided. The Cross sections of the inlet openings can be adjust ring-shaped aperture, so that the vacuum in the Chamber and thus the speed of the inflowing water or the air to be adapted to the respective requirements can.

Die Begasungseinrichtung ist dabei vorzugsweise aus einer Schnecke bzw. Schraube gebildet, welche in einem geschlossenen Rohr umläuft, wobei auf besondere Dichtungsmittel verzichtet werden kann. Das Pumpengehäuse und insbesondere der Wassereinlaß ist vorzugsweise mit einem gelochten, vorzugsweise geschlitzten gitterartigen Mantel umgeben, welcher die Wassereinleitungsbohrungen vor Verzopfungen und Verstopfungen schützt, wobei gleichzeitig das sanfte Bilden eines gerichteten Wasser-Luftstromes hinter der Schnecke erreicht wird.The gassing device is preferably made of one Snail or screw formed, which in a closed Pipe rotates, with no special sealant can be. The pump housing and in particular the Water inlet is preferably perforated, preferably slotted lattice-like coat surrounding the Water inlet holes before clogging and clogging protects, while at the same time gently forming a directed Water-air flow behind the screw is reached.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Dabei zeigtAn embodiment of the invention is described below with reference to the Drawing explained in detail. It shows

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Begasungseinrichtung mit einer vorgeschalteten Mischkammer teilweise im Schnitt. Fig. 1 is a side view of a gassing device with an upstream mixing chamber, partly in section.

Gemäß Fig. 1 ist die Begasungsvorrichtung 1 in einem Belebungsbecken 2 angeordnet. Die Aufhängung erfolgt dabei außerhalb des Beckens und ist von herkömmlicher Bauart, so daß eine nähere Beschreibung und eine Darstellung in den Zeichnungen entfällt.Referring to FIG. 1, the gas-injection device 1 is arranged in an activated sludge basin 2. The suspension takes place outside the basin and is of conventional design, so that a detailed description and illustration in the drawings is omitted.

Die erfindungsgemäße Begasungsvorrichtung ist in der Fig. 1 dargestellt. Sie zeigt das Gehäuse einer Tauchpumpe 3 teilweise im Schnitt. Das Tauchpumpengehäuse 3 ist mit einem Elektromotor 4 versehen, auf dessen Antriebsachse 5 eine Förderschnecke 6 sitzt. Diese Schnecke ist schraubenartig ausgebildet und läuft im Gehäuserohr 7, wobei zwischen dem Gehäuse und der Schraube keine besonderen Dichtungen vorgesehen sind.The gassing device according to the invention is shown in FIG. 1. It shows the housing of a submersible pump 3 partly in section. The submersible pump housing 3 is provided with an electric motor 4 , on the drive axis 5 of which a screw conveyor 6 is seated. This screw is screw-shaped and runs in the housing tube 7 , with no special seals being provided between the housing and the screw.

Zwischen der Förderschnecke 6 und dem Motor 4 ist eine Mischkammer 8 vorgesehen, welche ebenfalls rohrartig ausgebildet ist und auf ihrem Umfang mit Öffnungen 9 versehen ist. Diese Öffnungen sind durch einen Stellring 10 im Innern der Kammer 8 abgedeckt, welcher ebenfalls Öffnungen aufweist, so daß sich die Öffnungen 9 durch Verdrehen des Ringes 10 in ihrer Größe verstellen lassen. Dieser Ring 10 bildet eine Lochblende. Die Außenseite der Kammer 8 steht mit dem Wasser und über ein Rohr 11 mit dem Luftraum über der Wasseroberfläche in Verbindung.Between the screw conveyor 6 and the motor 4 , a mixing chamber 8 is provided, which is also tubular and is provided with openings 9 on its circumference. These openings are covered by an adjusting ring 10 in the interior of the chamber 8 , which also has openings so that the size of the openings 9 can be adjusted by rotating the ring 10 . This ring 10 forms a pinhole. The outside of the chamber 8 is connected to the water and via a pipe 11 to the air space above the water surface.

Das Pumpengehäuse mit der Mischkammer 8 ist von einem gitterartigen Mantel 12 umgeben, welcher einerseits als Sieb dient und Verunreinigungen zurückhält und andererseits das sanfte Bilden eines gerichteten Wasserluftstromes hinter der Schnecke sichert.The pump housing with the mixing chamber 8 is surrounded by a lattice-like jacket 12 , which on the one hand serves as a sieve and retains impurities and on the other hand ensures the gentle formation of a directed water air flow behind the screw.

Die Förderschnecke 6 erzeugt einen mäßigen Wasservorschub, so daß in der Mischkammer 8 ein kräftiges Vakuum entsteht. Die Eintrittsgeschwindigkeit des Wassers in die Kammer ist dabei sehr hoch, so daß innerhalb der Mischkammer ein Luft- Wassernebel entsteht, wobei das Luft-Wassergemisch durch die nachfolgende Förderschnecke 6 weitergefördert wird, wodurch sichergestellt ist, daß sich das Gemisch nicht wieder trennt und große Luftblasen entstehen. Die entstehenden Luftblasen sind außerordentlich klein und weisen eine lange Verweilzeit im Wasser auf, wobei wie bereits oben geschildert bei geringstem Energieaufwand eine hohe Eintragsleistung erreicht wird.The screw conveyor 6 produces a moderate water feed so that a strong vacuum is created in the mixing chamber 8 . The entry speed of the water into the chamber is very high, so that an air-water mist is created in the mixing chamber, the air-water mixture being conveyed on through the subsequent screw conveyor 6 , which ensures that the mixture does not separate again and large air bubbles arise. The resulting air bubbles are extremely small and have a long dwell time in the water, whereby, as already described above, a high input power is achieved with the least energy consumption.

Das Luftrohr 11 kann zugleich als Halterohr ausgebildet sein, so daß zusätzliche Einrichtungen entfallen. Gehäuse und Motor können aus handelsüblichen Teilen aufgebaut sein, so daß die Herstellungskosten sehr gering sind.The air tube 11 can also be designed as a holding tube, so that additional devices are not required. Housing and motor can be constructed from commercially available parts, so that the manufacturing costs are very low.

Die Feinstblasen ergeben eine außerordentlich große Gasaustauschfläche und steigen sehr viel langsamer auf als große Blasen, so daß ihre Verweilzeit im Wasser sehr groß ist. Die Austauschfläche ist dabei etwa um das Zehnfache und die Verweilzeit um das Dreifache größer als bei herkömmlichen Anlagen. Hieraus resultiert eine Sauerstoffausbeute von 55%- 70%. Werden demzufolge 13 m³ Luft/Std. mit einem Sauerstoffgehalt von 270 g/m³ eingeleitet, so werden dabei 2,457 g Sauerstoff/Std. zugeführt. Dies ist etwa die zehnfache Leistung einer herkömmlichen Belüftungseinrichtung. Mit dieser Einrichtung lassen sich Sauerstoffeintragswerte bis zu 6,5 kg Sauerstoff/kWh erreichen. Das Gewicht der Einrichtung liegt unter 20 kg, so daß sie sich sehr leicht handhaben läßt. Vorzugsweise können bestehende Abwasserbecken, Teiche oder Flüsse mit einer solchen Belüftungseinrichtung versehen werden, so daß auf kostengünstige Weise Abwasser gereinigt bzw. Umweltschädigungen beseitigt werden können.The fine bubbles result in an extraordinarily large one Gas exchange area and rise much more slowly than large bubbles so that their dwell time in the water is very long. The exchange area is about ten times that Residence times three times longer than conventional ones Investments. This results in an oxygen yield of 55% - 70%. Accordingly, 13 m³ air / hour. with a Oxygen content of 270 g / m³ is initiated 2.457 g oxygen / hour fed. This is about ten times Performance of a conventional ventilation device. With this Set up oxygen entry values up to 6.5 kg Reach oxygen / kWh. The weight of the facility lies less than 20 kg, so that it can be handled very easily. Existing sewage basins, ponds or  Rivers are provided with such aeration device, so that wastewater can be cleaned or Environmental damage can be eliminated.

Die gesamte Einrichtung ist trotz geringer Abmessung außerordentlich leistungsfähig. Sie läßt sich daher vielseitig einsetzen, wobei sich auch bestehende Becken in einfacher Weise nachrüsten lassen, so daß auch überlastete Anlagen wieder ordnungsgemäß betrieben werden können. Es sind dabei die verschiedensten Betriebsarten möglich. Außerdem läßt sich die Einrichtung in unterschiedlicher Weise an solchen Wasserbecken befestigen. Denkbar ist dabei die Anbringung mehrerer Begasungseinrichtungen an einer Brücke, welche sich über das Becken hinweg bewegt, wobei der Antrieb durch die Förderschnecken der Begasungseinrichtungen erfolgen kann.The entire facility is despite its small size extraordinarily powerful. It can therefore be versatile use, even existing pools in a simple manner Have retrofitted so that even overloaded systems again can be operated properly. They are the ones various operating modes possible. In addition, the Setup in different ways on such Attach the water basin. The attachment is conceivable several fumigation facilities on a bridge, which are moved across the pool, the drive through the Screw conveyors of the fumigation facilities can take place.

Claims (11)

1. Verfahren zum Einbringen von Luft und/oder Sauerstoff in Belebungsbecken insbesondere bei der Abwasserreinigung und zur Belüftung von Seen, Teichen und Flüssen mit Hilfe von Begasungseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß Luft beziehungsweise Sauerstoff auf der Saugseite einer Förderschnecke (6) dem Wasser zugegeben und daß Luft- Wassergemisch anschließend durch die Förderschnecke (6) geführt wird.1. A method for introducing air and / or oxygen into aeration tanks, in particular for wastewater treatment and for aeration of lakes, ponds and rivers with the aid of fumigation devices, characterized in that air or oxygen is added to the water on the suction side of a screw conveyor ( 6 ) and that air-water mixture is then passed through the screw conveyor ( 6 ). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Förderschnecke (6) in einer auf der Saugseite vorgesehenen Kammer (8) ein Unterdruck erzeugt wird, so daß Luft und Wasser mit hoher Geschwindigkeit in die Kammer (8) einströmen und dabei zu einem Luft-Wassergemisch zerstäuben.2. The method according to claim 1, characterized in that with the aid of the screw conveyor ( 6 ) in a chamber provided on the suction side ( 8 ), a negative pressure is generated so that air and water flow into the chamber ( 8 ) at high speed and thereby atomize into an air-water mixture. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Förderschnecke (6), in deren Ansaugleitung ein Lufteinlaß vorgesehen ist.3. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized by a screw conveyor ( 6 ), in the suction line of which an air inlet is provided. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke (6) auf die Welle eines Tauchpumpenmotors (4) aufgesetzt ist und der Lufteinlaß in der Ansaugleitung durch eine Rohrleitung (11) mit dem Luftraum über der Wasseroberfläche in Verbindung steht.4. The device according to claim 3, characterized in that the screw conveyor ( 6 ) is placed on the shaft of a submersible pump motor ( 4 ) and the air inlet in the intake line through a pipe ( 11 ) is in communication with the air space above the water surface. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (11) als Halterung für die Begasungsvorrichtung (1) ausgebildet ist.5. Apparatus according to claim 3 and 4, characterized in that the pipe ( 11 ) is designed as a holder for the gassing device ( 1 ). 6. Vorrichtung nach Anspruch 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Begasungsvorrichtung (1) eine Schraubenpumpe ist.6. The device according to claim 3-5, characterized in that the gassing device ( 1 ) is a screw pump. 7. Vorrichtung nach Anspruch 3-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Luft- und Wassereinlaß eine vor dem Pumpengehäuse angeordnete Mischkammer (8) darstellt.7. The device according to claim 3-6, characterized in that the air and water inlet constitutes a mixing chamber ( 8 ) arranged in front of the pump housing. 8. Vorrichtung nach Anspruch 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung der Mischkammer (8) radial ausgerichtete Eintrittsöffnungen für Luft (11) und Wasser (9) vorgesehen sind.8. The device according to claim 3-7, characterized in that in the wall of the mixing chamber ( 8 ) radially aligned inlet openings for air ( 11 ) and water ( 9 ) are provided. 9. Vorrichtung nach Anspruch 3-8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischkammer eine zylinderförmige Lochblende (10) vorgesehen ist, mit welcher sich die Querschnitte der Eintrittsöffnungen (9) verstellen lassen.9. The device according to claim 3-8, characterized in that in the mixing chamber a cylindrical perforated diaphragm ( 10 ) is provided with which the cross sections of the inlet openings ( 9 ) can be adjusted. 10. Vorrichtung nach Anspruch 3-9, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenrad als Förderschnecke (6) ausgebildet ist, welche in einem sich der Mischkammer (8) anschließenden Rohr (7) umläuft.10. The device according to claim 3-9, characterized in that the pump wheel is designed as a screw conveyor ( 6 ) which rotates in a tube ( 7 ) adjoining the mixing chamber ( 8 ). 11. Vorrichtung nach Anspruch 3-10, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse und der Lufteinlaß bzw. die Mischkammer (8) von einem geschlitzten Mantel (12) umgeben ist.11. The device according to claim 3-10, characterized in that the pump housing and the air inlet or the mixing chamber ( 8 ) is surrounded by a slotted jacket ( 12 ).
DE19863640964 1986-11-29 1986-11-29 Process and apparatus for introducing air and/or oxygen into activation tanks in waste water purification and for aerating lakes, ponds and rivers Withdrawn DE3640964A1 (en)

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